Shader 入门：GLSL ES（运算符和限定符）
前言
在上一篇文章中我们学习了 GLSL ES 的数据类型，那么本章节学习的是 GLSL ES 中运算符和限定符的内容。
在本系列文章中主要针对 GLSL ES 3.0 进行讲解。
正文
运算符（Operators）
使用括号包裹的内容优先级最高！
| 优先级 | 操作符 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | ++ -- | 后置自增、自减 |
| 2 | ++ -- | 前置自增、自减 |
| 2 | + - ~ ! | 一元运算 |
| 3 | * % / | 乘、取余、除 |
| 4 | + - | 加、减 |
| 5 | << >> | 位运算 |
| 6 | < > <= >= == != | 关系运算 |
| 7 | & ^ | | 位与、位异或、位同或 |
| 8 | && ^^ || | 逻辑与、逻辑异或、逻辑同或 |
| 9 | | 三目运算 |
| 10 | | 赋值 |
| 10 | += -= *= /= %= <<= >>= &= ^= |= | 算术赋值 |
限定符（Qualifiers）
储存限定符（Storage Qualifiers）
声明变量时可以在类型前面添加一个储存限定符。
| 限定词 | 含义 |
|---|---|
| 无（默认） | 用于局部作用域。 |
| const | 声明为只读的常量。 |
| in | 从上一阶段输入到当前着色器。 |
| out | 从当前着色器输出到下一阶段。 |
| uniform | 在着色器、OpenGL ES 和程序之间共享的变量。 |
const
使用 const 限定符修饰的变量即为常量，常量一但定义就不可再修改。
适用于标量、向量、矩阵、数组和结构体，但不适用于采样器：
// 声明定义常量
const int age = 18;
const vec4 color = vec4(0.5, 0.5, 0.5, 0.5);
// 也可以用于限定函数的参数
void doSomething(const float param) {
param = 0.1; // Error! 不可！
// ...
}
in
in 限定符常用于接收从上一阶段输出的变量：
in vec3 a_position; // 接收一个顶点坐标向量
in vec2 a_uv0; // 接收一个纹理坐标向量
in vec4 a_color; // 接受一个颜色向量
out
out 限定符常用于将当前着色器中的变量输出到下一阶段：
out vec2 v_uv0; // 输出一个纹理坐标向量
out vec4 v_color; // 输出一个颜色向量
uniform
使用 uniform 限定符来表示一个统一且只读的全局变量，该变量为所有着色器所共用。
注意：声明了却没有使用的 uniform 变量会在编译时被静默移除！
uniform sampler2D texture;
另外 uniform 变量只能在程序中使用 OpenGL ES 的一系列 glUniform API 进行赋值：
// 程序代码
int location = glGetUniformLocation(shaderProgram, "color"); // 查找 color 的位置（索引）
glUniform4f(location, 0.0f, 0.1f, 0.0f, 1.0f); // 给 color 赋值
// 着色器代码
uniform vec4 color; // vec4(0.0, 0.1, 0.0, 1.0)
参数限定符（Parameter Qualifiers）
函数的参数也可以使用限定符。
| 限定词 | 含义 |
|---|---|
| 无（默认） | 和 in 的作用一致。 |
| in | 表示复制进函数体内的参数（值传递，不影响原来的值）。 |
| out | 表示函数向外复制的参数，必须是之前未被初始化的变量（引用传递，会影响原来的值）。 |
| inout | 表示参数将在函数内外保持一致（引用传递，会影响原来的值）。 |
使用示例：
// in
void doo(in float param) { ... } // 和普通不加限定词的参数一样
// out
void foo(out int param) {
param = 666;
}
int a; // 声明了但是没有初始化
foo(a); // a = 666
// inout
void goo(inout int param) {
param = param++;
}
int b = 1;
goo(b); // b = 2
精度限定符（Precision Qualifiers）
浮点数、整数和采样器类型声明可以添加精度限定词来设置精度范围（精度控制可以扩展至向量和矩阵）。
精度限定符不适用于常量、布尔类型和构造函数！
| 限定词 | 含义 |
|---|---|
| highp | 满足顶点语言的最低要求（使用 highp 可以获得最大的范围和精度，但是也有可能会降低运行速度）。 |
| mediump | 范围和精度介于 highp 和 lowp 之间（通常用于储存高范围的颜色数据和低精度的几何数据）。 |
| lowp | 范围和精度比 meduimp 小，但是足以储存所有 8-bit 颜色数据。 |
// 变量声明
lowp float a;
mediump vec2 p;
highp mat4 m;
// 函数声明（返回值和参数）也适用
highp float foo(highp param);
默认精度限定符（Default Precision Qualifiers）
我们可以用 precision 关键字来声明指定类型的默认精度：
// 声明方式
precision 精度限定符 类型;
// 示例：声明 float 类型的默认精度为 highp
precision highp float;
在「未主动声明精度」的情况下，在顶点着色器中有以下默认精度声明：
precision highp float;
precision highp int;
precision lowp sampler2D;
precision lowp samplerCube;
而在片段着色器中有以下默认精度声明：
precision mediump int;
precision lowp sampler2D;
precision lowp samplerCube;
在片段着色器中浮点类型、浮点向量和浮点矩阵都没有默认的精度，所以使用时就必须声明其精度，或者事先声明默认精度！
另外，上面没有提到的类型都没有默认精度！
相关资料
「OpenGL ES Registry（OpenGL ES 资料页）」
https://www.khronos.org/registry/OpenGL/index_es.php
「OpenGL ES 3 Quick Reference Card（OpenGL ES 3 快速参考卡片）」
https://www.khronos.org/files/opengles3-quick-reference-card.pdf
「GLSL ES Specification 3.00（GLSL ES 规范 3.0）」
https://www.khronos.org/registry/OpenGL/specs/es/3.0/GLSL_ES_Specification_3.00.pdf
「OpenGL ES 3.0 Online Reference Pages（OpenGL ES 3.0 在线参考页）」
https://www.khronos.org/registry/OpenGL-Refpages/es3.0/
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